JPS6012575B2 - ガス成分検出器 - Google Patents
ガス成分検出器Info
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- JPS6012575B2 JPS6012575B2 JP52047702A JP4770277A JPS6012575B2 JP S6012575 B2 JPS6012575 B2 JP S6012575B2 JP 52047702 A JP52047702 A JP 52047702A JP 4770277 A JP4770277 A JP 4770277A JP S6012575 B2 JPS6012575 B2 JP S6012575B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は例えば内燃機関から排出される排気ガス中の０
２（酸素）、Ｃ○（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）等
のガス成分の濃度変化を総体的な雰囲気の変化として検
出するガス成分検出器に関するものである。
２（酸素）、Ｃ○（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）等
のガス成分の濃度変化を総体的な雰囲気の変化として検
出するガス成分検出器に関するものである。
近年、内燃機関の排気ガス対策に関連して、内燃機関で
燃焼に供せられる混合気の空燃比を検出する手段として
ガス成分検出器が使用されている。
燃焼に供せられる混合気の空燃比を検出する手段として
ガス成分検出器が使用されている。
即ち「内燃機関の排気ガス対策として例えば排気ガス浄
化用の触媒を用いる場合、この触媒に最大限の機能を発
揮させるには、混合気の空燃比を適正の値に常に保持す
る必要があるが、通常の内燃機関における気化器とか燃
料噴射式の内燃機関における噴射装置とかでは、混合気
の空燃比が一定になるよう設定したとしても実際には空
燃比は大幅に変化する。
化用の触媒を用いる場合、この触媒に最大限の機能を発
揮させるには、混合気の空燃比を適正の値に常に保持す
る必要があるが、通常の内燃機関における気化器とか燃
料噴射式の内燃機関における噴射装置とかでは、混合気
の空燃比が一定になるよう設定したとしても実際には空
燃比は大幅に変化する。
従って、空燃比を一定に保つには、何らかの方法で実際
の空燃比を検出し、その信号を上記気化器とか噴射装置
にフィードバックする必要が生じるのである。そして、
ガス成分検出器によって空燃比を検出するには「 この
ガス成分検出器で、直接的に排気ガスの各成分の濃度変
化が混合気の空燃比に密接に関連することを利用して空
燃此を検出する。
の空燃比を検出し、その信号を上記気化器とか噴射装置
にフィードバックする必要が生じるのである。そして、
ガス成分検出器によって空燃比を検出するには「 この
ガス成分検出器で、直接的に排気ガスの各成分の濃度変
化が混合気の空燃比に密接に関連することを利用して空
燃此を検出する。
この場合、排気ガスは周知の通りその温度変化およびガ
ス成分の濃度変化が急激かつ大幅でありｔ このためこ
の点を考慮した正確な検出器が望まれている。従来「内
燃機関の空燃比を検出する方法の１つとして「ガス成分
に感応する遷移金属酸化物を用い「 これの電気抵抗値
の変化を検出する方法がある。
ス成分の濃度変化が急激かつ大幅でありｔ このためこ
の点を考慮した正確な検出器が望まれている。従来「内
燃機関の空燃比を検出する方法の１つとして「ガス成分
に感応する遷移金属酸化物を用い「 これの電気抵抗値
の変化を検出する方法がある。
これについて説明する。第１図において〜比較器Ｃの例
えば非反転入力端子に固定抵抗Ｒ，「Ｒ２によって定ま
る設定電圧を印加し、比較器Ｃの反転入力端子に固定抵
抗Ｒ３ならびに遷移金属酸化物が示す抵抗文４によって
定まる電圧を印加し、両電圧を比較しこの出力信号によ
って空燃比を制御するのである。しかしなから、第２図
に示すように遷移金属酸化物が示す電気抵抗値は、ガス
成分の濃度はもとより温度によっても変化するため、理
論空燃比に制御するために上記比較器の非反転入力端子
に印加される設定電圧（第２図では二点鎖線Ａで示して
ある）を決めると、排気ガス温度８５０ｏｏでは理論空
燃比を制御できるがし排気ガス温度３５０ｏＣでは理論
空燃比より濃い空燃比にて制御することになり、理論空
燃比に制御することができず、従って排気ガス温度によ
って変化する抵抗の補償つまり温度補償を行わないと空
燃比が正しく制御できないという問題がある。
えば非反転入力端子に固定抵抗Ｒ，「Ｒ２によって定ま
る設定電圧を印加し、比較器Ｃの反転入力端子に固定抵
抗Ｒ３ならびに遷移金属酸化物が示す抵抗文４によって
定まる電圧を印加し、両電圧を比較しこの出力信号によ
って空燃比を制御するのである。しかしなから、第２図
に示すように遷移金属酸化物が示す電気抵抗値は、ガス
成分の濃度はもとより温度によっても変化するため、理
論空燃比に制御するために上記比較器の非反転入力端子
に印加される設定電圧（第２図では二点鎖線Ａで示して
ある）を決めると、排気ガス温度８５０ｏｏでは理論空
燃比を制御できるがし排気ガス温度３５０ｏＣでは理論
空燃比より濃い空燃比にて制御することになり、理論空
燃比に制御することができず、従って排気ガス温度によ
って変化する抵抗の補償つまり温度補償を行わないと空
燃比が正しく制御できないという問題がある。
本発明は上記の問題を解決するためＬ酸化チタンより成
り検出ガスのガス成分ならびに検出ガスの温度による電
気抵抗値を示すよう構成された第１の検出素子と、酸化
クロムもしくは酸化マンガンと酸化チタンを含んで主に
検出ガスの温度による電気抵抗値を示すよう構成された
第２の検出素子とを備え、第１の検出素子の方にのみガ
ス成分酸化用触媒を担持することにより「検出ガス温度
にほとんど影響されずに検出ガス中のガス成分に応じた
電気抵抗値を取り出すことができ「従って、例えば上記
の理論空燃比点等、空燃比を正しく制御できるガス成分
検出器を提供することを目的とするものである。
り検出ガスのガス成分ならびに検出ガスの温度による電
気抵抗値を示すよう構成された第１の検出素子と、酸化
クロムもしくは酸化マンガンと酸化チタンを含んで主に
検出ガスの温度による電気抵抗値を示すよう構成された
第２の検出素子とを備え、第１の検出素子の方にのみガ
ス成分酸化用触媒を担持することにより「検出ガス温度
にほとんど影響されずに検出ガス中のガス成分に応じた
電気抵抗値を取り出すことができ「従って、例えば上記
の理論空燃比点等、空燃比を正しく制御できるガス成分
検出器を提供することを目的とするものである。
また、本発明では上記２つの検出素子が互いに分離「独
立した構造であることによりも上記溢度補償を一層精度
よく行うことができるガス成分検出器を提供することを
目的とするものである。
立した構造であることによりも上記溢度補償を一層精度
よく行うことができるガス成分検出器を提供することを
目的とするものである。
まずし本発明における温度補償の基本概念について第３
図により説明する。第３図において「第１の検出素子翼
さま酸化チタンの板状焼結体より成りもこの第１の検出
素子さもまその外表面ならびに内部にまで例えば白金よ
り成る触媒３が担持してあり「この第１の検出素子富の
うち触媒３の作用（触媒作用）を受ける位置に２本の蚤
極竃ａ，富ｂが取付けてある。また、第２の検出素子２
は酸化チタンの板状暁縞体より成り「 この第２の検出
素子２には触媒は担持してない。この第２のガス成分検
出素子２にも２本の電極ｌｃ，ｉｄが取付けてある。上
記の第１の検出素子官と第２の検出素子２とを内燃機関
の排気ガス中に配置した際の作用を説明する。
図により説明する。第３図において「第１の検出素子翼
さま酸化チタンの板状焼結体より成りもこの第１の検出
素子さもまその外表面ならびに内部にまで例えば白金よ
り成る触媒３が担持してあり「この第１の検出素子富の
うち触媒３の作用（触媒作用）を受ける位置に２本の蚤
極竃ａ，富ｂが取付けてある。また、第２の検出素子２
は酸化チタンの板状暁縞体より成り「 この第２の検出
素子２には触媒は担持してない。この第２のガス成分検
出素子２にも２本の電極ｌｃ，ｉｄが取付けてある。上
記の第１の検出素子官と第２の検出素子２とを内燃機関
の排気ガス中に配置した際の作用を説明する。
排気ガスは周知のごとくＱ，Ｎ○×，Ｃ０２， ＨＣ，
日２等のガス成分から構成されており、これらの各成分
の濃度は燃焼前の混合気の空燃比によって変化する。一
般にガス検出素子は各成分それぞれの分圧変化よりもこ
れらがもたらす総体的な雰囲気の変化に応じた電気抵抗
値を示し、更に排気ガスの温度の影響を受け温度に応じ
た電気抵抗値を示す。第１の検出素子１‘ま触媒３の働
きによって、ＣＯ＋１ノ幻２→Ｃ０２，ＨＣ＋Ｘ０２→
ＹＣ０２十が２０等の反応が促進され、排気ガスの還元
雰囲気中の０２分圧と酸化雰囲気中の０２分圧の変化が
第１の検出素子１の表面で急激になり、そのため電極ｌ
ａ，ｌｂ間では理論空燃比点を境に急激な電気抵抗値変
化を取り出せる。これに対し、第２の検出素子２は触媒
が担持されていないため、０２分圧の急激な変化がその
表面で生じない。従って、ガス成分による電気抵抗値変
化があらわれる。それ故、上記のガス成分ならびに排気
ガス温度による電気抵抗値は第１の検出素子１の電極ｌ
ａ？ ｌｂ間で取出され、また「ほぼ排気ガス温度のみ
による電気抵抗値は第２の検出素子２の電極ｌｃ，ｌｄ
間で取出される。
日２等のガス成分から構成されており、これらの各成分
の濃度は燃焼前の混合気の空燃比によって変化する。一
般にガス検出素子は各成分それぞれの分圧変化よりもこ
れらがもたらす総体的な雰囲気の変化に応じた電気抵抗
値を示し、更に排気ガスの温度の影響を受け温度に応じ
た電気抵抗値を示す。第１の検出素子１‘ま触媒３の働
きによって、ＣＯ＋１ノ幻２→Ｃ０２，ＨＣ＋Ｘ０２→
ＹＣ０２十が２０等の反応が促進され、排気ガスの還元
雰囲気中の０２分圧と酸化雰囲気中の０２分圧の変化が
第１の検出素子１の表面で急激になり、そのため電極ｌ
ａ，ｌｂ間では理論空燃比点を境に急激な電気抵抗値変
化を取り出せる。これに対し、第２の検出素子２は触媒
が担持されていないため、０２分圧の急激な変化がその
表面で生じない。従って、ガス成分による電気抵抗値変
化があらわれる。それ故、上記のガス成分ならびに排気
ガス温度による電気抵抗値は第１の検出素子１の電極ｌ
ａ？ ｌｂ間で取出され、また「ほぼ排気ガス温度のみ
による電気抵抗値は第２の検出素子２の電極ｌｃ，ｌｄ
間で取出される。
なお、電極ｌａ，ｌｂ間の電気抵抗値の温度変化率なら
びに電極ｌｃ，蔓ｄ間の電気抵抗値の温度変化率は両第
１，第２の検出素子軍，２が同じ金属酸化物であるため
等しい。実際〜第１，第２の検出素子１，２の金属酸化
物として酸チタン（Ｔｉ０２）を用い、触媒３として白
金を用いた場合の上記各電極間（ｌａ−ｌｂ，ｌｃ一１
ｄ）の空燃比に対する電気抵抗値変化を測定した結果を
第４図に示す。なお「測定排気ガス温度を６００ｏｏと
する。岡図は縦軸に電気抵抗値（ＫＱ）を対数目盛であ
らわしており横軸に空燃比（ＡノＦ）を等分目盛で表わ
している。第４図において、曲線■が上記電極ｌａ−ｌ
ｂ間の特性で排気ガス温度とガス成分によるものであり
「曲線■が電極ｌｂ−ｌｃ間の特性でほとんど排気ガス
温度が変化しても各電極間ｌａ−ｌｂ，ｌｂ−ｌｃ間の
抵抗温度特性の活性化エネルギー（電気抵抗値の温度変
化率）は同一なので、任意の排気ガス温度においても第
３図の曲線■，■と同じような特性が得られる。つまり
〜第１の検出素子１の電気抵抗値の変化を第２の検出素
子２で温度補償しつつ検出でき、温度が変化しても正確
な理論空燃比点を検出できるのである。本発明において
は第２の検出素子を、酸化クロムもしくは酸化マンガン
と、酸化チタンを含むもので構成することにより、第２
の検出素子のガス成分依存性を一層なくすようにしたも
のである。以下「本発明ガス成分検出器の構造の一実施
例を説明する。第５図乃至第７図において、１，２は酸
化チタンの板状競結体よりなる第１，第２の検出素子で
ある。この第１の検出素子１の製造方法を説明すると「
１２００ｏｏで仮焼した酸化チタン粉末（小チル型）
をボールミル等によって粒子径を比較的細かく例えば平
均粒径０。１〜３仏に揃える。
びに電極ｌｃ，蔓ｄ間の電気抵抗値の温度変化率は両第
１，第２の検出素子軍，２が同じ金属酸化物であるため
等しい。実際〜第１，第２の検出素子１，２の金属酸化
物として酸チタン（Ｔｉ０２）を用い、触媒３として白
金を用いた場合の上記各電極間（ｌａ−ｌｂ，ｌｃ一１
ｄ）の空燃比に対する電気抵抗値変化を測定した結果を
第４図に示す。なお「測定排気ガス温度を６００ｏｏと
する。岡図は縦軸に電気抵抗値（ＫＱ）を対数目盛であ
らわしており横軸に空燃比（ＡノＦ）を等分目盛で表わ
している。第４図において、曲線■が上記電極ｌａ−ｌ
ｂ間の特性で排気ガス温度とガス成分によるものであり
「曲線■が電極ｌｂ−ｌｃ間の特性でほとんど排気ガス
温度が変化しても各電極間ｌａ−ｌｂ，ｌｂ−ｌｃ間の
抵抗温度特性の活性化エネルギー（電気抵抗値の温度変
化率）は同一なので、任意の排気ガス温度においても第
３図の曲線■，■と同じような特性が得られる。つまり
〜第１の検出素子１の電気抵抗値の変化を第２の検出素
子２で温度補償しつつ検出でき、温度が変化しても正確
な理論空燃比点を検出できるのである。本発明において
は第２の検出素子を、酸化クロムもしくは酸化マンガン
と、酸化チタンを含むもので構成することにより、第２
の検出素子のガス成分依存性を一層なくすようにしたも
のである。以下「本発明ガス成分検出器の構造の一実施
例を説明する。第５図乃至第７図において、１，２は酸
化チタンの板状競結体よりなる第１，第２の検出素子で
ある。この第１の検出素子１の製造方法を説明すると「
１２００ｏｏで仮焼した酸化チタン粉末（小チル型）
をボールミル等によって粒子径を比較的細かく例えば平
均粒径０。１〜３仏に揃える。
その粉末を有機バインダー溶液とともにニーダーで涙錬
しスラリーを形成する。次に「ドクターブレード法によ
り０．２脚位のシートを作成し〜数校重ねて厚さを調節
する。電極はシートの重ね合わせた間に挿入し、一体型
で圧縮成形焼成を行って第１の検出素子１を得る。第２
の検出素子２は、上記酸化チタン粉末に対して弦ｔｍ％
以上の酸化クロム（Ｃｒ２０３）を添加して上述のごと
く焼成することで得る。第１の検出素子亀ならびに第２
の検出素子２には各々２本の白金製電極ｌａ，亀ｂ，ｌ
ｃ，ｌｄが取付けてあり、第１の検出素子蔓に触媒３を
担持後、第１，第２の検出素子１，２の電極ｌｂ，ｌｃ
を別の白金製電極ｌｅとともに溶接し、両第１，第２の
検出素子１，２を直列に連結してある。なお、第１の検
出素子１に対する触媒３の担特万法は、例えば塩化白金
酸塩（ＱＰｔＣ１４・細２０）の中に第１の検出素子１
を侵潰し、その後、水素ガス気流中で還元後再び焼成す
る。これによって、白金より成る触媒３は第１の検出素
子１の外表面ないいま内部までにも担持される。また、
触媒３の担持方法としては蒸着法がある。いずれの担持
方法にしても電極ｌａと電極ｌｂとが電気的に短絡しな
いようにする。上記第１，第２の検出素子１，２の電極
ｌａ〜ｌｄの端面は各第１，第２の検出素子１，２の表
面に露出している。４はアルミナ等の耐熱電気絶縁性の
材質より成る保持体であり、第１，第２の検出素子１，
２に一部が理設された電極ｌａ，ｌｄ，ｌｅは保持体４
の下方に設けられた貫通穴４ａに挿入されている。
しスラリーを形成する。次に「ドクターブレード法によ
り０．２脚位のシートを作成し〜数校重ねて厚さを調節
する。電極はシートの重ね合わせた間に挿入し、一体型
で圧縮成形焼成を行って第１の検出素子１を得る。第２
の検出素子２は、上記酸化チタン粉末に対して弦ｔｍ％
以上の酸化クロム（Ｃｒ２０３）を添加して上述のごと
く焼成することで得る。第１の検出素子亀ならびに第２
の検出素子２には各々２本の白金製電極ｌａ，亀ｂ，ｌ
ｃ，ｌｄが取付けてあり、第１の検出素子蔓に触媒３を
担持後、第１，第２の検出素子１，２の電極ｌｂ，ｌｃ
を別の白金製電極ｌｅとともに溶接し、両第１，第２の
検出素子１，２を直列に連結してある。なお、第１の検
出素子１に対する触媒３の担特万法は、例えば塩化白金
酸塩（ＱＰｔＣ１４・細２０）の中に第１の検出素子１
を侵潰し、その後、水素ガス気流中で還元後再び焼成す
る。これによって、白金より成る触媒３は第１の検出素
子１の外表面ないいま内部までにも担持される。また、
触媒３の担持方法としては蒸着法がある。いずれの担持
方法にしても電極ｌａと電極ｌｂとが電気的に短絡しな
いようにする。上記第１，第２の検出素子１，２の電極
ｌａ〜ｌｄの端面は各第１，第２の検出素子１，２の表
面に露出している。４はアルミナ等の耐熱電気絶縁性の
材質より成る保持体であり、第１，第２の検出素子１，
２に一部が理設された電極ｌａ，ｌｄ，ｌｅは保持体４
の下方に設けられた貫通穴４ａに挿入されている。
保持体４の上方に設けられた貫通穴４ｂにはつば部５ａ
とローレット部５ｂとを有する金属性リード線５が挿入
されている。保持体４とりード線５との間はローレツト
部５ｂにおいてガラスセラミック接着剤５ｃ等でシール
固定してある。また、電極ｌａ，ｌｂ，ｌｅとｌｉード
線５とは保持体４に設けた穴部４ｃ内において外部より
レーザースポットにて溶接固定してある。６は例えば自
動車排気管（図示しない）に取り付けるためのネジ部６
ａを有する、耐熱性金属よりなるハウジングである。
とローレット部５ｂとを有する金属性リード線５が挿入
されている。保持体４とりード線５との間はローレツト
部５ｂにおいてガラスセラミック接着剤５ｃ等でシール
固定してある。また、電極ｌａ，ｌｂ，ｌｅとｌｉード
線５とは保持体４に設けた穴部４ｃ内において外部より
レーザースポットにて溶接固定してある。６は例えば自
動車排気管（図示しない）に取り付けるためのネジ部６
ａを有する、耐熱性金属よりなるハウジングである。
保持体４下部のテーパ部４ｄに耐熱性金属のワッシャ７
及び排ガスが通過できる穴８ａを有する耐熱性金属より
なる保護カバー８を挿入し、さらに上部テーパ部年ｅに
比較的軟かし、金属（例えば銅）のりング９及びワツシ
ャ１０を挿入して、ハウジング６の上部６ｂをかしめる
ことによって保持体４とハウジング６とは固定される。
そして、上記横造のガス成分検出器を空燃比制御回路に
組込んだ一例を説明すると、例えば電極ｌａ，ｌｂ，ｌ
ｅを第８図のごとく接続し、中間点Ｘでの電圧を比較器
Ｃの例えば反転入力端子に印加し、また固定抵抗Ｒ，，
Ｒ２を直列接続して両抵抗 Ｋ，，Ｒ２によって定まる
設定電圧を比較器Ｃの非反転入力端子に印加する。中間
点Ｘでは電極ｌａ，ｌｂ間に現われる温度による電気抵
抗値の変化分と、電極ｌａ，ｌｅ間に現われる温度によ
る電気抵抗値の変化分がほとんど相殺され、結局ほとん
ど電極ｌａ，ｌｅ間に現われる、ガス成分による電気抵
抗値の急激な変化分に関係した電圧が得られる。換言す
れば、中間点Ｘではほとんどガス成分の濃度（空燃比）
のみに左右される電圧が得られるのである。そして」前
記したように、検出素子２が示すガス成分による電気抵
抗値の急激な変化は理論空燃比の近傍を境にして行なわ
れるから「 この理論空燃比に制御するには勺理論空燃
比に対応する電圧（第４図の二点鎖線Ａに示す）を上記
の比較器Ｃの由側に設定電圧として入力すればよい。比
較器Ｃは、入力された電圧を比較してアクチュェ−夕Ｄ
（例えば気化器のスロットル弁）を作動させる信号を発
するものである。
及び排ガスが通過できる穴８ａを有する耐熱性金属より
なる保護カバー８を挿入し、さらに上部テーパ部年ｅに
比較的軟かし、金属（例えば銅）のりング９及びワツシ
ャ１０を挿入して、ハウジング６の上部６ｂをかしめる
ことによって保持体４とハウジング６とは固定される。
そして、上記横造のガス成分検出器を空燃比制御回路に
組込んだ一例を説明すると、例えば電極ｌａ，ｌｂ，ｌ
ｅを第８図のごとく接続し、中間点Ｘでの電圧を比較器
Ｃの例えば反転入力端子に印加し、また固定抵抗Ｒ，，
Ｒ２を直列接続して両抵抗 Ｋ，，Ｒ２によって定まる
設定電圧を比較器Ｃの非反転入力端子に印加する。中間
点Ｘでは電極ｌａ，ｌｂ間に現われる温度による電気抵
抗値の変化分と、電極ｌａ，ｌｅ間に現われる温度によ
る電気抵抗値の変化分がほとんど相殺され、結局ほとん
ど電極ｌａ，ｌｅ間に現われる、ガス成分による電気抵
抗値の急激な変化分に関係した電圧が得られる。換言す
れば、中間点Ｘではほとんどガス成分の濃度（空燃比）
のみに左右される電圧が得られるのである。そして」前
記したように、検出素子２が示すガス成分による電気抵
抗値の急激な変化は理論空燃比の近傍を境にして行なわ
れるから「 この理論空燃比に制御するには勺理論空燃
比に対応する電圧（第４図の二点鎖線Ａに示す）を上記
の比較器Ｃの由側に設定電圧として入力すればよい。比
較器Ｃは、入力された電圧を比較してアクチュェ−夕Ｄ
（例えば気化器のスロットル弁）を作動させる信号を発
するものである。
そして、例えば、理論空燃比より検出空燃比が薄くて中
間点Ｘでの電圧が設定電圧より大きい場合は、空燃此を
濃くして理論空燃比にするようァクチュェータＤを作動
させる信号を発しトまた理論空燃比より検出空燃比が濃
くて中間点Ｘでの電圧が設定電圧より小さい場合は、空
燃比を薄くして理論空燃比にするようアクチュェー夕Ｄ
を作動させる信号を発する。以上の説明から理解される
ように〜第１の検出素子１の電気抵抗値の変化を「第２
の検出素子２で温度補償しつつ検出でき、この結果、常
にほぼ正確な空燃比の検出が行われるのである。
間点Ｘでの電圧が設定電圧より大きい場合は、空燃此を
濃くして理論空燃比にするようァクチュェータＤを作動
させる信号を発しトまた理論空燃比より検出空燃比が濃
くて中間点Ｘでの電圧が設定電圧より小さい場合は、空
燃比を薄くして理論空燃比にするようアクチュェー夕Ｄ
を作動させる信号を発する。以上の説明から理解される
ように〜第１の検出素子１の電気抵抗値の変化を「第２
の検出素子２で温度補償しつつ検出でき、この結果、常
にほぼ正確な空燃比の検出が行われるのである。
なお、第８図に示した空燃比制御回路は一例を示すもの
であり、例えば第９図に示すごとく縞線した空燃比制御
回路でもよい。
であり、例えば第９図に示すごとく縞線した空燃比制御
回路でもよい。
第１０図は第１の検出素子１の一方の電極ｌｂおよび第
２の検出素子２の一方の電極ｌｃを保護カバ−８に溶接
固定してアースした本発明の更に他の実施例を示すもの
である。
２の検出素子２の一方の電極ｌｃを保護カバ−８に溶接
固定してアースした本発明の更に他の実施例を示すもの
である。
本発明は上述の実施例に限定されず、次のごとく種々の
変形が可能である。
変形が可能である。
○）第１の検出素子１は検出ガスが内部に容易に浸透す
るよう十分多孔質にしてもよく、第２の検出素子２は検
出ガスが浸透しないよう綴密に焼成してもよい。
るよう十分多孔質にしてもよく、第２の検出素子２は検
出ガスが浸透しないよう綴密に焼成してもよい。
このようにすることによって、第１の検出素子１はガス
成分の濃度（分氏）変化に鋭敏に応答できて応答時間が
早くなり、第２の検出素子２はガス成分の濃度変化に対
して応答性が非常に遅くなりＬ マクロ的にみてガス成
分に影響をより一層受けなくなる。（２）酸化クロムの
他に酸化マンガン（Ｍｎ０２）を添加してもガス成分濃
度変化をあまり受けないようにすることができる。ちな
みＭｎ０２の添加量はＴｉＱに対してｌａｔｍ％以上が
よい。これらＣｒ２０３、Ｍｎ０２の採用によって、第
２の検出素子が繊密構造になっていなくてもガス成分に
対する応答性を極力低減できる。なお、第２の検出素子
を繊密にしてＭｎＱ、Ｃｒ２０３を含むようにしてもよ
い。【３’上詑各実施例においては第１，第２の検出素
子蔓，２としては金属酸化物の焼結体より構成してある
が「例えば耐熱性電気絶縁性の金属酸化物よりなる基本
表面に、薄膜体より構成した第１，第２の検出素子を担
特〜形成してもよい。
成分の濃度（分氏）変化に鋭敏に応答できて応答時間が
早くなり、第２の検出素子２はガス成分の濃度変化に対
して応答性が非常に遅くなりＬ マクロ的にみてガス成
分に影響をより一層受けなくなる。（２）酸化クロムの
他に酸化マンガン（Ｍｎ０２）を添加してもガス成分濃
度変化をあまり受けないようにすることができる。ちな
みＭｎ０２の添加量はＴｉＱに対してｌａｔｍ％以上が
よい。これらＣｒ２０３、Ｍｎ０２の採用によって、第
２の検出素子が繊密構造になっていなくてもガス成分に
対する応答性を極力低減できる。なお、第２の検出素子
を繊密にしてＭｎＱ、Ｃｒ２０３を含むようにしてもよ
い。【３’上詑各実施例においては第１，第２の検出素
子蔓，２としては金属酸化物の焼結体より構成してある
が「例えば耐熱性電気絶縁性の金属酸化物よりなる基本
表面に、薄膜体より構成した第１，第２の検出素子を担
特〜形成してもよい。
この場合、真空蒸着、スパツクリング等の方法で上記基
本の表面に厚さ１００Ａ〜１００〆程度の薄膜として形
成する。触媒は電子ビーム蒸着等の方法で担持し〜電極
は導電（白金）ペースト蛾付け法、葵着法等にて形成す
る。■ 第１，第２の検出素子富，２の外表面に検出ガ
ス中の不純物（リン〜鉛等）が付着することを防止する
ため、電気絶縁性でかつ検出ガスを通過させることので
きる多孔性のセラミック膜（例えばッーアルミナ）を第
１，第２の検出素子１，２のうち検出ガスが晒される側
の外表面に形成してもよい。
本の表面に厚さ１００Ａ〜１００〆程度の薄膜として形
成する。触媒は電子ビーム蒸着等の方法で担持し〜電極
は導電（白金）ペースト蛾付け法、葵着法等にて形成す
る。■ 第１，第２の検出素子富，２の外表面に検出ガ
ス中の不純物（リン〜鉛等）が付着することを防止する
ため、電気絶縁性でかつ検出ガスを通過させることので
きる多孔性のセラミック膜（例えばッーアルミナ）を第
１，第２の検出素子１，２のうち検出ガスが晒される側
の外表面に形成してもよい。
以上詳述したように本発明においては、酸化チタンより
成り、検出ガス中のガス成分およびガス温度の両方に依
存した電気抵抗変化を示す第１の検出素子とし酸化クロ
ムまたは酸化マンガンと酸化チタンを含むものより成り
、主にガス温度に依存した電気抵抗変化を示す第２の検
出素子とを備え、第１の検出素子の方にのみガス成分を
酸化反応せしめる触媒を担持し、かつ両検出素子にそれ
ぞれ電極を設け、このそれぞれの電極により両検出素子
が示す電気抵抗変化を取出すようにしたから、第２の検
出素子は酸化クロムまたは酸化マンガンを含むことでガ
ス成分に対する応答性がほとんどなく、専らガス温度に
依存した電気抵抗変化を示すことになり、従って検出ガ
ス温度による電気抵抗値の変化分をほとんど相殺するこ
とができ、検出ガス温度の影響をほとんど受けることな
くほぼガス成分の濃度に応じた出力を取出すことができ
るため温度補償精度がよく、故に正確な空燃比の制御が
可能となる。
成り、検出ガス中のガス成分およびガス温度の両方に依
存した電気抵抗変化を示す第１の検出素子とし酸化クロ
ムまたは酸化マンガンと酸化チタンを含むものより成り
、主にガス温度に依存した電気抵抗変化を示す第２の検
出素子とを備え、第１の検出素子の方にのみガス成分を
酸化反応せしめる触媒を担持し、かつ両検出素子にそれ
ぞれ電極を設け、このそれぞれの電極により両検出素子
が示す電気抵抗変化を取出すようにしたから、第２の検
出素子は酸化クロムまたは酸化マンガンを含むことでガ
ス成分に対する応答性がほとんどなく、専らガス温度に
依存した電気抵抗変化を示すことになり、従って検出ガ
ス温度による電気抵抗値の変化分をほとんど相殺するこ
とができ、検出ガス温度の影響をほとんど受けることな
くほぼガス成分の濃度に応じた出力を取出すことができ
るため温度補償精度がよく、故に正確な空燃比の制御が
可能となる。
また「ガス成分とガス温度の両方に依存した亀気抵抗値
変化を取出す部分、ならびに主にガス温度に依存した電
気抵抗値変化を取出す部分というように各機能を２つの
検出素子に独立させて分担してあるため、各検出素子ご
とに上記機能を満足し得る最適な材料を適用することが
でき、その結果より一層正確にガス成分に応じた電気抵
抗値変化を取出すことができるとともに、その電気抵抗
値をより一層正確に温度補償することができ、従って検
出精度の非常に高いガス成分検出器を提供できる。
変化を取出す部分、ならびに主にガス温度に依存した電
気抵抗値変化を取出す部分というように各機能を２つの
検出素子に独立させて分担してあるため、各検出素子ご
とに上記機能を満足し得る最適な材料を適用することが
でき、その結果より一層正確にガス成分に応じた電気抵
抗値変化を取出すことができるとともに、その電気抵抗
値をより一層正確に温度補償することができ、従って検
出精度の非常に高いガス成分検出器を提供できる。
更に、互いに分離、独立した２つの検出素子にそれぞれ
固有の機能を具備させてあるから、各素子を独立に最適
な条件のもとで製造することができ、しかも大量に製造
することができ、従って各素子の品質にばらつきを生じ
ることがほとんどなく、故に安定な品質を有するガス成
分検出器を提供することができる。
固有の機能を具備させてあるから、各素子を独立に最適
な条件のもとで製造することができ、しかも大量に製造
することができ、従って各素子の品質にばらつきを生じ
ることがほとんどなく、故に安定な品質を有するガス成
分検出器を提供することができる。
更に、第１の検出素子もなるびに第２の検出素子ともに
酸化チタンを含んでいるため、両検出素子の耐熱温度が
高い。
酸化チタンを含んでいるため、両検出素子の耐熱温度が
高い。
また、第１の検出素子において「酸化チタンはガス成分
の濃度変化に直接に応答して電気抵抗変化を示すので、
わずかな濃度変化であっても確実に電気抵抗変化を示し
、従って正確にガス成分濃度を検出できる。
の濃度変化に直接に応答して電気抵抗変化を示すので、
わずかな濃度変化であっても確実に電気抵抗変化を示し
、従って正確にガス成分濃度を検出できる。
第１図は従来の説明に供する空燃比検出回路の構成を示
す電気結線図、第２図は排気ガス温度によって空燃比特
性が変化することを示した特性図、第３図は本発明の概
略説明に供する第１，第２の検出素子部分を示す断面図
、第４図は第３図に示した第１，第２の検出素子による
空燃比特性を示す特性図、第５図は本発明のガス成分検
出器の−実施例を示す断面図、第６図は第５図における
第１，第２の検出素子部分を拡大して示す断面図、第７
図は第５図における電極ｌｂ，ｌｃ，ｌｅの溶接方法を
示す断面図、第８図は第５図図示検出器を用いた空燃比
検出回路の一例を示す電気結線図、第９図は空燃比検出
回路の他の例を示す電気結線図、第１０図は本発明にお
ける検出器の他の実施例を示す断面図である。 １・・…・第１の検出素子、ｌａ，ｌｂ，ｌｃ，ｌｄ，
ｌｅ…・・・電極、２・・…・第２の検出素子「 ３，
３ａ・・・・・・触媒。 縦】図 毅２図 繁３図 繁４図 雛５図 簾５図 鍵７図 鍵８図 鍵９図 第１０図
す電気結線図、第２図は排気ガス温度によって空燃比特
性が変化することを示した特性図、第３図は本発明の概
略説明に供する第１，第２の検出素子部分を示す断面図
、第４図は第３図に示した第１，第２の検出素子による
空燃比特性を示す特性図、第５図は本発明のガス成分検
出器の−実施例を示す断面図、第６図は第５図における
第１，第２の検出素子部分を拡大して示す断面図、第７
図は第５図における電極ｌｂ，ｌｃ，ｌｅの溶接方法を
示す断面図、第８図は第５図図示検出器を用いた空燃比
検出回路の一例を示す電気結線図、第９図は空燃比検出
回路の他の例を示す電気結線図、第１０図は本発明にお
ける検出器の他の実施例を示す断面図である。 １・・…・第１の検出素子、ｌａ，ｌｂ，ｌｃ，ｌｄ，
ｌｅ…・・・電極、２・・…・第２の検出素子「 ３，
３ａ・・・・・・触媒。 縦】図 毅２図 繁３図 繁４図 雛５図 簾５図 鍵７図 鍵８図 鍵９図 第１０図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸化チタンより成り、検出ガス中のガス成分および
ガス温度の両方に依存した電気抵抗変化を示すよう構成
された第１の検出素子と、酸化クロムもしくは酸化マン
ガンと酸化チタンを含むものより成り、主にガス温度に
依存した電気抵抗変化を示すよう構成された第２の検出
素子とを備え、前記第１の検出素子と前記第２の検出素
子とは互いに分離した独立構造であり、かつ前記第１の
検出素子には検出ガス中のガス成分を酸化反応させる触
媒が担持された構造であるとともに、前記第２の検出素
子には前記触媒が担持されていない構造であり、前記両
検出素子にそれぞれ設けた電極によりこれら検出素子が
示す電気抵抗素子を取り出すようにしたことを特徴とす
るガス成分検出器。 ２ 前記電極は３本であり、うち２本のそれぞれは前記
両検出素子に設けられており、残り１本の電極は前記両
検出素子のそれぞれで共有する構造になっていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガス成分検出器
。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52047702A JPS6012575B2 (ja) | 1977-04-25 | 1977-04-25 | ガス成分検出器 |
| DE19782817873 DE2817873C2 (de) | 1977-04-25 | 1978-04-24 | Fühler zur Erfassung bestimmter Komponenten von Abgasen aus einer Verbrennungsvorrichtung |
| US05/899,397 US4244918A (en) | 1975-12-23 | 1978-04-24 | Gas component detection apparatus |
| US06/179,222 US4322383A (en) | 1975-12-23 | 1980-08-18 | Gas component detection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52047702A JPS6012575B2 (ja) | 1977-04-25 | 1977-04-25 | ガス成分検出器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9432582A Division JPS58150853A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | ガス成分検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53136898A JPS53136898A (en) | 1978-11-29 |
| JPS6012575B2 true JPS6012575B2 (ja) | 1985-04-02 |
Family
ID=12782619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52047702A Expired JPS6012575B2 (ja) | 1975-12-23 | 1977-04-25 | ガス成分検出器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6012575B2 (ja) |
| DE (1) | DE2817873C2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4225842A (en) * | 1979-07-25 | 1980-09-30 | Bendix Autolite Corporation | Resistance type oxygen sensor |
| JPS5782622A (en) * | 1980-11-12 | 1982-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Combustor |
| JPS5782623A (en) * | 1980-11-13 | 1982-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Self-heated vaporizing combustor |
| US4387359A (en) * | 1981-01-21 | 1983-06-07 | Bendix Autolite Corporation | Titania oxygen sensor with chrome oxide compensator |
| ATE15270T1 (de) * | 1981-11-27 | 1985-09-15 | Rheometron Ag | Messwertaufnehmer fuer magnetisch-induktive durchflussmessgeraete. |
| JPH086978Y2 (ja) * | 1991-01-28 | 1996-02-28 | 那須電機鉄工株式会社 | 昇塔防止装置の組立構造 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL275018A (ja) * | 1961-02-24 | |||
| US4066413A (en) * | 1975-03-03 | 1978-01-03 | Nippon Soken, Inc. | Gas component detection apparatus |
| JPS5276991A (en) * | 1975-12-23 | 1977-06-28 | Nippon Soken | Detector for gas composition |
| JPS5525376A (en) * | 1978-08-11 | 1980-02-23 | Misao Harada | Chalk powder absorbing eraser |
-
1977
- 1977-04-25 JP JP52047702A patent/JPS6012575B2/ja not_active Expired
-
1978
- 1978-04-24 DE DE19782817873 patent/DE2817873C2/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2817873C2 (de) | 1984-08-23 |
| DE2817873A1 (de) | 1978-10-26 |
| JPS53136898A (en) | 1978-11-29 |
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